[科普中国]-粘土瓦

概述

中国瓦的生产比砖早。西周时期就形成了独立的制陶业，西汉时期工艺上又取得明显的进步，瓦的质量也有较大提高，因称“秦砖汉瓦”。

以粘土、页岩为主要原料，经成型、干燥、焙烧而成的瓦称为粘土瓦。

粘土瓦的生产工艺与粘土砖相似，但对粘土的质量要求较高，如含杂质少，塑性高，泥料均化程度高等。中国生产的粘土瓦有小青瓦、脊瓦和平瓦。

平瓦的颜色有红、青两种，标准尺寸为400X200～360X220毫米，每15张平瓦可铺1平方米屋面。 ‘

平瓦的生产工艺与普通砖相似，只是所用原料粘土含杂质要少，塑性要高，调制更为均匀，瓦坯干燥需用瓦托。

平瓦的技术要求见国家标准《粘土平瓦》JC 193—73。按外观质量分为一等、二等两个等级。单片最小抗折荷重不得低于60公斤，覆盖1平方米屋面的瓦，吸水后重量不得超过55公斤；在-15℃下经冻融15次循环后，无分层、开裂、脱边、掉角等现象；成品中不允许混杂欠火瓦。

粘土瓦只能用于有较大坡度的屋面，屋脊处采用断面成120。角的脊瓦。粘土瓦最大的缺点是自重大，质脆，易破裂。

琉璃瓦表面上釉，色彩美观，耐久性极高，但价格昂贵，重量大，只宜在少数纪念性建筑物上使用。1

分类平瓦平瓦（如右图册a所示）是一种使用广泛的屋面材料，宽度为普通瓦的一倍半，分青、红两种颜色。现有的规格较多。推荐尺寸为240 mm×400 mm，每平方米约为15张左右。粘土平瓦标定规格及技术要求见右图册b。粘土瓦平瓦的外观等级指标见右图册c。

脊瓦脊瓦是覆盖屋脊，并与屋脊两边斜屋面上的瓦相搭接的槽形瓦。通常可做成人字形、马鞍形、圆弧形，并与黏土瓦、琉璃瓦、塑料瓦、石棉水泥瓦等类型的屋面配套使用，截面成120°钝角的形状，也有成半圆筒形的。制造原料、性能及质量要求与平瓦大致相同，规格有很多种，一般每米约需3张～4张。

如与聚酯玻璃钢瓦配套的玻璃钢脊瓦的长度达850mm，每边宽230～240mm，夹角120°；与石棉水泥瓦配套的石棉水泥脊瓦长780mm，每边宽180～230mm，夹角125°；用于黏土平瓦类屋脊的脊瓦长度300～425mm，宽度180～230mm，最小抗折荷重应大于686.5N。

小青瓦小青瓦为手工制品，是我国传统的一种屋面材料。瓦为弧形，一般为青灰色，故称小青瓦，也有称和合瓦、水清瓦、阴阳瓦、蝴蝶瓦和布纹瓦。习惯上是按每块瓦的重量作为衡量规格的标准计分18、20、22、24市两（按旧秤十六两计1市两=31.25克）等几种。外形比较粗糙，尺寸大小不一致。2

适用范围粘土瓦只能应用于较大坡度的屋面。由于材质脆、自重大、片小，施工效率低，且需要大量木材等缺点，在现代建筑屋面材料中的比例已逐渐下降。

但是随着欧式别墅在中国的流行，陶土瓦大行其道，高档陶突出业主瓦彰显个性、回归自然的心态。利用现代化的机械设备和技术手段，粘土瓦在降低污染和能耗的同时，在美化我们的生活的中扮演越来越重要的角色 。一大批现代化先进企业的代表迅速崛起，有新兴企业如宝陶艺，也有老牌的制瓦企业如拉法基、特力等，可以说粘土瓦在中国正告别“火烧水浇灭”的时代，向着一个更节能环保的行列迈进。

新型粘土瓦粘上屋面瓦制造者经过前几个不利的年景之后，在过去去年销路情况有所好转，可是还不能忽视，它的适用性受到了高层建筑和平屋顶的严重影响。这种趋势最近有所转变。目前市场上主要竞争者还是水泥屋面瓦，后者的地位近年来有了显著的改善。人们选用它的主要理由是：价格低廉、质量均匀、使用寿命长、铺设轻便、形状简单、便于生产等。

为了克服水泥屋面瓦体型小；及瓦槽作用不大等缺点，发展了一种下支承受拉式望板。它的推广取得了日益增大的成果，特别是当前屋顶层已失去了它原来作为干燥空间的用途，而成为居住空间的情况下更共如此。

至今，双槽粘土屋面瓦始终履行两个功能：即形成屋面，以及保证屋面在防雨、雪，粉尘和风等方面的密封性。当前，后一功能日益转移到多孔受拉式望板的身上。近来，这种望板由不会腐朽的塑料制成，它的寿命和瓦相当。这样，双层密封不仅是多余的，而且用在屋面瓦上甚至是不利的，因为虽然望板是多孔的，但瓦的底部的通风及快速干燥还是困难的，这对于它的抗冻性产生了不利的影响。因此，适宜的做法是使粘土瓦的任务集中在形成一屋面丧面结构，并考虑能防雨防雪。相反地，在屋面层和底板之间进凤应当受到欢迎。这样就可以大大地简化瓦槽，同时还使屋面瓦的铺置更为容易。

荷兰人已精心地研究了这些问题， 其研究成果可详见“内达科” （NEDAKO）的斯耶尔工程师的“防水屋面瓦”报告（在西德埃森1968年“砖瓦工作者三天会议”提出）。该报告的基本内容是：

（1）当屋面铺设用槽瓦时，端槽透水的影响比起侧槽要大得多。 ·

（2）在防雨性能的比较中，用双槽瓦作机械密封的方法与让凤进入一宽敞空间的窄通道中而形成空气动力学式密封的方法相比，后一种密封方法看来更为优越。

（3）进行了试验研究，通过对单块瓦的样式变化以改进屋面防雨，取得了简化瓦槽的效果，除了制造方法简化外，还便利了瓦的铺置。

（4）屋面瓦型的每一次改进，都带来了瓦底面干燥的更大困难。

因此看来，最好的瓦型应当是使端槽特别厚，对风、雨暴露的工作面尽量小。相反地，侧槽可做得简单，允许通风，·但要尽量减少水分进入。

仔细观察如右图所示的菱形水泥屋面瓦，可以看到荷兰人提出的基本概念。这种规格为30X40厘米的瓦在山区推广甚多，在阿尔卑斯山区目前可在很多的建筑物上看到。这种槽仅有5—6毫米高，为此在瓦的上部区域（口）范围内，要能从下面予以支承。

从上述的瓦型出发，并考虑到荷兰人的研究成果，西德砖瓦研究所发展了一种瓦，在降低其密封功能的条件下，它的初始模型相当简单，容易制造，而又有不同程度的适用性，如右图所示。

瓦的平面形状使它即使在屋面形式变化时仍能形成屋面层，近来，它还不仅用作平瓦，还可当外墙装饰用。从生产工艺要求出发，它的形状选为正方形的。槽高16毫米的结构被认为是相当稳定的。它的构造中有一向前略微伸长的小踏步，其作用是保证在两槽之间始终能保持一个空气室，这样，在下面瓦顶面和上面瓦的搭接槽之间进入的带水的风能够在此减压。

在可见面上设置卸水槽，在瓦脊处除上部中间位置处之外，有局部提高，以防止在槽区上部的瓦发生滑动。这种卸水槽比起宽的卸水面来能使雨水更顺利地排出，因为它的摩擦力小，所以能迅速地排走更大容量的积水。这种沟槽在暴风雨天气，特别是当有侧向风影响时，能起到有效作用，因为瓦面上的水只有一部分导向侧边槽。

底面也可以做成波形的，只是由于密封性的要求，在沟槽接触范围内的中间位置处不做波。

上图的L是瓦下部底槽两边存在的凸缘，它们和头部的凸鼻一齐，既可做为补充槽，又可作为码垛时的支承用。

我们从防雨性能关系来检查这种瓦型，它的底面通风是足够的，但它无疑还不是最优的造型。例如，可以设想，采用一种低的前槽以及斜的排水口，这对于降雨时还有强风的影响，特别是对很平缓屋面时，可以大大减少雨水的渗透。

相似的效果可通过加宽上部区域的槽脊取得。在第一次浇水试验中已确定，圆角的底座比起尖角更有利于排水及防雨。

砖瓦研究所生产的瓦最大厚度为13毫米、平面规格为28X28厘米，还没有达到所期望的平面规格30X30厘米。但是已经为成批生产积累了基本的知识。根据我们的经验，瓦的制造是容易的。瓦坯在压型（回转式压瓦机）后，将其下部置在干燥托架上。由于瓦槽较厚，所以瓦坯能有足够的机械强度。

为保证瓦坯的码垛，借助瓦底面上的三个凸块和顶面的一个尖形凸块组成了一个对称瓦架。此外，通过这些凸块使码垛时各瓦坯之间能留出一个距离，因此，与其它瓦型相比，它能允许烟气和冷却空气更好地穿过。

瓦的铺设方法主要取决于它的形状及开槽方式，槽越复杂，铺屋面也越是困难，但差别往往不大。方型瓦是比较容易铺设的，并且由于它的搭接面宽，所以在确定板条间距时，可允许较多的余地。用方型瓦铺的屋面与另一种“革新”瓦为例作比较，把两种设槽法同时放在眼前。对图中的屋面“/1”，所有密封是与屋面走向斜交的，也就是说，它实际上不存在右图屋面“B”中对防雨不利的那种水平排列的端槽，只有在四块瓦交接的角上，加凸鼻保护的地方，才能看到端部密封。

用右图中屋面“B”的铺设方法时，在端槽之间进入的雨水大多数首先绕过侧槽上，然后向下面排出，相反地，用屋面“/1”形式时，则是直接地沿倾斜的密封缝，也即是在波脊之间，向屋檐排水的。

用于屋脊处的瓦，其形状如右图所示，其上部端槽与屋脊平行。借此，人们能使两个相互连接的屋面保持密封，连接处用普通的脊瓦就能解决问题。

边瓦同样是作为异型构造而生产的，它用一顶槽作为密封。屋面边沿及屋檐的密封，也可以将凸出的瓦坯部分用锯子锯掉，然后用木或“伊脱尼特”作为边封板，涂以沥青泡沫塑料，这种密封法也很美观。

这种几乎是正方形的形状简单的制品也可用于外墙饰面，而不需在使用或生产中作特殊的变化。与通常的表面光滑的外墙砖相比，这种有强轮廓的外观更为引人。

瓦的固定方法与把“伊脱尼特"作为外板时用的方法一样，它是用穿过瓦上的凸鼻的螺栓把瓦固定在安置在墙体中的预留块上。为了调整误差（使用这种瓦时误差是不能安全排除的），螺栓的两侧应配有弹性的和耐腐蚀材料制成的垫板。

除了和屋面铺瓦一样的方法之外，还存在另一种可能做法：即对瓦的密封、底脚和瓦坯的悬吊装置等稍作一些调整，然后按右图所示的格式铺置。当用作墙体构件时，一般是将槽的高度降低，这样有利于表面结构的稳定，也便于铺置施工。

目前，在把方型瓦当作外墙饰面用的方面，不仅铺置方法多样化了，而且墙画形式也增多了，从而使这种瓦（板）的使用范围也扩大了。为此，只要把上表面的石膏模型稍作一些变更就可实现。为了对它的外形，槽，侧面密封稍作改变，也就只要更换铁模以及干燥托架即可，而后面的生产工序，包括干燥，码坯和烧成，实际上没有什么变化。为适应方型瓦的多种用途，相应地也存在它的多种表面处理的可能性。除了在一般屋面瓦常用的施化妆土的做法外，有时还可施釉或表面撒砂，后者仅用于外墙饰面的情况。使用施化妆土和施釉的设备的前提是产品形状简单、规格统一、外形有利于施化妆土或施釉。撒砂是用压缩空气在成型后进行的，这样可以无困难地达到表面效果。

用单层码坯，其下部衬以耐火托板，特别对由板岩制成的屋面瓦，采用这种方法可以不再用其它炉材就生产出施釉的瓦。在这里瓦坯以顶端码放并将尖角凸块削平。

在多层码垛进行焙烧时，采取一个个叠放的方法，可以避免表面损伤，尤其是在瓦的下部区域。

然，当采用这种覆面材料后，就从原来的水平及垂直线条变成为斜线条。对粘土瓦铺置的屋面来说，这还是罕见的。但是对建筑师们来说，这种屋面形式早就见之于菱形水泥瓦了。虽然不那么突出，但仍有不少用板岩铺置的斜线条的屋面，例如，图113中所示的是用和方型瓦相似的30X30厘米板块铺置的小教堂的侧面图。以相同的铺置方法，还有用页岩作为墙板材料，也在不同程度上得到了推广。

如右图所示是砖瓦研究所洒水站的方型瓦屋面铺置图。显然，当采用这种覆面材料后，就从原来的水平及垂直线条变成为斜线条。对粘土瓦铺置的屋面来说，这还是罕见的。但是对建筑师们来说，这种屋面形式早就见之于菱形水泥瓦了。虽然不那么突出，但仍有不少用板岩铺置的斜线条的屋面。以相同的铺置方法，还有用页岩作为墙板材料，也在不同程度上得到了推广。

上述的新型粘土瓦的突出点是：

（1）形状简单；

（2）焙烧条件改进；

（3）槽的导向有所革新；

（4）在防雨密封和下部通风之间取得了折衷性解决；

（5）使用的多样化。3